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85分弗兰克赫兹实验报告
85分
P其放
实验原理
1、电子和气态汞原子碰撞
利用电子和气态汞原子的碰撞最容易实现弗兰克赫兹实验。
原子从低能级En向高能级Em跃迁可以通过具有一定能量的电子和原子碰撞来实现。若与原子碰撞的电子是在电势差V的加速下，速度由0到v，则
当原子吸收电子能量从基态跃迁到第一激发态时，相应的V称为第一激发电位，如果电子的能量达到原子电离的能量，会有电离发生，相应的V称为该原子的电离电位。
2、实验装置
实验原理图：
电子碰撞在F-H管内进行。真空管内充以不同的元素就可以测出相应元素的第一激发电位。
F-H四极管包括电极灯丝F，氧化物阴极K，两个栅极G1和G2和一个屏极A，阴极K照在灯丝F外，又灯丝F的电压可控制K发射电子的强度，靠近阴极K的实第一栅极，在G1和K之间加有一个小正电压VG1K，第二栅极远离G1而靠近屏极A，G2和A之间加一小的遏止负电压VG2A.
F-H管内充有Hg时，VG2K和屏流Ip满足：
充Hg的F-H管被加热式Hg气化后，Ip-VG2K曲线发生变化，如图所示
当VG2K=4.9nV(n=1,2,3…)时，图线上都将出现一个峰值，原因是每到一个4.9V电子与汞原子发生了非弹性碰撞，电子将能量全部转移给汞原子，失去能量的电子不能到达屏极。
实验步骤及内容
一、测Hg的第一激发电位
1、将装置温度调整到一定值，然后将Vf,Vp,Vg调制标定值
Vf=1.3V VG1K=2.5V VG2P=1.5V T=157℃
2、测量VG2K-Ip曲线，先将VG2K跳至(调至)最小，之后每增大0.5V记录一次Ip的数据，直到测出6到8个峰
二、测Ar的第一激发电位
1、接线
2、扫描开关调至“自动”挡，速度开关调至“快进（快速）”
3、调整示波器“CH1”“CH2”的位置
4、调节VG1,Vp,Vf的位置至给定值
5、开始测量，从零开始，VG2K每隔0.05V记录一次Ip值直到最大
VG2K实际值：示数x10，Ip实际值：示数x10（na）
测量数据及分析
VG2K/
Ip/uA
VG2K/V
Ip/uA
VG2K/V
Ip/uA
VG2K/V
Ip/uA
VG2K/V
Ip/Ua
0.5
0
8
1.5
15.5
8.4
23
2.5
30.5
17.6
1
0
8.5
0.9
16
9.8
23.5
5
31
16.2
1.5
0
9
1
16.5
9.3
24
8
31.5
12
2
0
9.5
1.9
17
6.2
24.5
10.6
32
7
2.5
0
10
3.1
17.5
2
25
12.5
32.5
4.2
3
0
10.5
4.8
18
1.2
25.5
14.9
33
5.2
3.5
0
11
6.1
18.5
3
26
14
33.5
8.7
4
0
11.5
7
19
5
26.5
10.9
34
12
4.5
0
12
5.3
19.5
7.5
27
6
34.5
16
5
0.5
12.5
2.5
20
9.9
27.5
2.9
35
19
5.5
1
13
1.1
20.5
11.9
28
3.8
35.5
20
6
2
13.5
1.2
21
12
28.5
6.2
36
18.2
6.5
3
14
2.5
21.5
10.5
29
9.5
36.5
13
7
3.5
14.5
4.4
22
5.8
29.5
12.9
37
8.5
7.5
2.5
15
6.8
22.5
2.1
30
15.8
Hg的Ip-VG2K数据
1、汞
Hg的Ip-VG2K图像
Hg的Ip-VG2K图像
各峰值之间的VG2K之差为
ΔV1=11.41-6.92=4.49V
ΔV2=16.15-11.41=4.74V
ΔV3=20.78-16.15=4.63V
ΔV4=25.61-20.78=4.83V
ΔV5=30.50-25.61=4.89V
ΔV6=35.41-30.50=4.91V
ΔV7=40.30-35.41=4.89V
故汞的第一激发电位为
2、氩
VG2K/V
Ip/uA
VG2K/V
Ip/uA
VG2K/V
Ip/uA
VG2K/V
Ip/uA
VG2K/V
Ip/uA
VG2K/V
Ip/uA
VG2K/V
Ip/uA
VG2K/V
Ip/uA
0.5
0
13
8.5
25.5
22.1
38
40.6
50.5
63.8
63
83.8
75.5
96.9
88
106.7
1
0
13.5
9.8
26
25.3
38.5
45.7
51
69.6
63.5
87.4
76
99.8
88.5
110.5
1.5
0
14
11.1
26.5
27.6
39
50
51.5
72.2
64
89.1
76.5
100.9
89
112.
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